典型双钙钛矿和GeTe的相变及弹性异常行为研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:sky11731
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超声共振光谱(RUS)是研究功能材料在相变过程中弹性和滞弹性随着温度变化演变情况功能非常强大的工具。RUS技术还可以研究与结构,磁学,电学,介电等相变相关的声学衰减现象。在本学位论文中,使用RUS技术研究了两个典型双钙钛矿和一个合金的弹性性能。对于如何执行随着温度变化的RUS实验,也进行了非常详尽的描述,包括试样的制备和数据的分析。有序双钙钛矿Sr2FeMoO6(SFMO)具有非常卓越的常温低场庞磁电阻和电输运性能,这些性能至少部分与结构和磁学异常有关,而这些异常主要是由于在大约420 K发生了立方-四方相变。一个普遍的应变分析结合最新的超声共振光谱测试材料的弹性性能反应了这是一个以Fm?m为母相空间群,具有和两个序参数的弱双二次耦合系统。观察到的大约50%的剪切弹性模量软化行为主要是由于经典的应变和序参数在非本征铁弹相变(F4+)处的耦合引起的,并且这具有二阶相变的特征,而铁磁有序(mF4+)仅仅与体积应变耦合。对于影响Fe和Mo原子在晶格B位有序度的第三个序参数改变了序参数和四方剪切应变之间的耦合强度,这主要是由于在每一个晶胞尺寸上局域应变不均匀导致的。在相变温度之下较高的滞弹性损耗说明了运动的铁弹孪晶壁的存在,并且由于氧空位的作用,这些运动的铁弹孪晶壁在大约340 K发生了钉扎作用。孪晶壁肯定是具有铁弹性和铁磁性的,但是由于磁学和结构序参数之间较弱的耦合关系,铁弹孪晶壁和铁磁孪晶壁将可能在较小的磁场下被分离。这些只在一个系统中的应变耦合作用和弛豫效应的深入研究,以及三个序参数的较弱的耦合关系,使得材料的静态和动态性能变得合理化,并且可以在一定程度上达到预测材料性能的效果,因此块体材料应变的研究同时可以指导薄膜材料选用不同的基体引入不同的应变从而获得理想的性能。Ge Te合金已经引起了广泛而强烈兴趣,这是由于其在相变和纳米线记忆器件中强大的应用潜力,并且可以作为热电和铁电材料的基础合金。在625 K发生的立方-斜方六面体相变,由于一个软化光学模式和一个Peierls畸变的共同作用引起了巨大的应变。而这些变化机理,以及通过超声共振光谱研究了它们对弹性和滞弹性性能的影响。弹性常数的物理机制通过大约30-45%的软化现象展示,造成这一现象的原因是由于剪切和体积应变以及序参数之间的强耦合关系,并且与这些有关的非本征铁弹相变属于弱一阶相变。软化的大小反应了相变机理中包含了明显的有序/无序部分。在180 K附近的典型德拜损耗峰主要是由于运动的铁弹孪晶壁的冷冻现象导致的,并且大约0.07 e V的激发能主要是受在Ge原子周围第一配位层的长短Ge-Te键的互相转换控制。在相变温度之上发生的前体软化现象,可以通过Vogel-Fulcher公式描述,并且获得了一个与上述激发能接近的值,而这是由于声学模式和一个未见的中心模式的耦合引起的。未见的中心模式来自于动态簇和Peierls畸变的局域有序。GeTe合金的应变弛豫和铁弹行为基于位移型和有序-无序相变效应,但是Ge-Te长短键的转变的动力学机理主要是由扭曲的GeTe6八面体结构的改变决定,并且激发能也非常小。使用超声共振光谱(RUS)对多晶多铁性试样La2NiMnO6(LNMO)的弹性和滞弹性异常进行了研究。基于文献中的结论,部分无序的铁磁体LNMO具有磁-电容和磁阻效应,这些行为至少部分与在接近常温发生的结构,自发应变,磁学,电学和介电异常有关。在本次研究中,铁弹方面的耦合机理,两相共存的本质,局域不均匀性,和P21/n-R?一阶相变首次通过RUS技术进行了深入的探讨。这方面的研究可以非常清楚的证明来自磁学和介电序参数的应变重叠可以导致非常强的磁-介电耦合效应。在三方晶系稳定区域,材料具有恒定的剪切模量和较高并且稳定的tanδ值。在钉扎或者冷冻过程的温度之下,在稳定的单斜相可以发现声学衰减的值较低。在铁磁相变点附近有一个较宽的典型德拜峰,这主要是由于一些磁畴缺陷引起的铁弹孪晶壁的的冷冻行为,并且这个行为与介电和弹性异常相关。在大约300 K和650 K之间的声学衰减的重叠证明了两相结构共存,反位缺陷可能与局域不均匀相关而不是一个均匀系统的本征属性。在两相之间的晶界移动诱发了晶粒之间的摩擦,这也增加了声学衰减。
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